三峡水电站水轮发电机组的选择研究

三峡水电站26台68万千瓦混流式机组的选择研究,是根据电站主要特性参数及对机组的选择要求,对比分析国内外大型混流式机组的制造水平和典型水电站运行状况,并结合国际专家咨询和国内专家论证初选决定的。在选择水轮发电机组的研究工作中,曾就正常蓄水位175米对比了不同单机容量的选择方案,并认为初步选定的机组容量合理、参数先进、现实可行。针对制造三峡水轮机的关键技术问题:如模型试验及新材料、新结构的应用;计算机辅助设计和制造;加工工艺的进一步完善等,作了较详尽的论述。同时探讨了三峡水轮发电机的关键技术,如改善冷却方式、合理选用电气参数、提高线圈的绝缘水平、改进振动和刚度设计、加强大推力轴承的研制、优化总体结构。在今后实施过程中,将视资金来源、采购方式以及制造厂的设备条件、工程总进度等,对设计方案进一步进行优选。     

单输入双输出控制系统研究及应用

本文研究了单输入双输出系统中某一输出受约束时的控制问題,给出了变增益控制方案以及系统的稳定性定理;将控制方案推广到未知系统,给出了适应式控制方案;并用给出的方案对水轮机调节系统进行了研究。     

混流式水轮机三维非定常流分离涡模型的精细模拟

数值模拟已成为当前研究混流式水轮机内部流场及其复杂流动机制的重要工具。基于不可压缩流体瞬态N-S方程对混流式水轮机内部三维非定常流进行精细模拟分析,以标准κ-ε模型对水轮机进行全流道定常计算的结果作为初始流场,应用较新的分离涡模型（detached eddy simulation,DES）和滑移网格技术进行了水轮机动静干扰的非定常湍流数值模拟,得到了偏工况下活动导叶出口及转轮叶道内涡量场及速度场分布特性。模拟了大尺度涡旋结构的卷起、发展等瞬态演化过程,结果表明DES方法可以更加全面真实地模拟水轮机内部的流动情况,捕捉到水力机械中复杂流道内的三维动态涡结构。该研究对于探讨影响水力发电机组出力摆动的水轮机涡激振动的内在机制、确保机组的安全稳定运行具有一定的参考意义。     

水轮发电机组智慧检修建设探析

鉴于水轮发电机组智慧检修是建立在设备状态参数监测大数据基础之上的,是通过对机组状态的分析诊断,达到自动预警风险和智能提出检修建议的目的,探析了水电机组智慧检修建设的原则、总体架构和应具有的功能,为智慧检修建设提供思路。     

基于Hopf分岔的变顶高尾水洞水电站水轮机调节系统稳定性研究

运用Hopf分岔理论对变顶高尾水洞水电站水轮机调节系统的稳定性进行研究。首先建立水轮机调节系统非线性数学模型,其中改进的引水系统动力方程可更准确描述变顶高尾水洞明满流分界面运动特性,据此模型进行非线性动力系统Hopf分岔的存在性、分岔方向等的分析,推导得到系统发生Hopf分岔的代数判据;然后利用代数判据绘制了系统的稳定域,并分析了系统在不同状态参数下的稳定特性;最后利用稳定域分析了变顶高尾水洞在机组负荷调整下的稳定性工作原理。结果表明:变顶高尾水洞水电站水轮机调节系统的Hopf分岔是超临界的;明满流引起的水流惯性变化在机组减负荷时对系统的稳定性有利、增负荷时对系统的稳定性不利,明流段水位波动的作用对于系统的稳定性在增、减负荷下都是有利的。     

基于超平面原型聚类的水轮机调速系统模糊模型辨识

针对水轮机调速系统的辨识难题,提出了1种基于超平面原型聚类的T-S模糊模型辨识方法.基于局部模糊模型线性度的重要性,推导出1种基于超平面的模糊聚类算法.该算法以优化局部模型线性度为目标,进行模糊模型前提结构辨识,能使局部模型具有良好的线性度;它应用变尺度混沌优化方法搜索最优聚类结果,避免陷入局部极小;应用最小二乘法实现模糊模型结论参数辨识.以某水电厂水轮机调速系统为对象,采用该方法建立了T-S模糊模型,并对其进行了辨识和对比试验.结果表明:建立的T-S辨识模型具有较高的辨识精度及较强的泛化能力,提出的模型辨识方法有效可行.     

水轮机调节系统计算机仿真研究

水轮机调节系统的性能对水电站机组的安全稳定运行起着决定性的作用,如何设计和调整水轮机调节系统的性能和特性参数,更好地改善调节性能,保证机组运行的可靠性和经济性,是一个十分重要的课题。通过采用计算机仿真手段设计了一套实用可行的测试系统,提高了数据采集和传输的实时性和准确性。为水轮机调节系统进行迅速准确地调整提供了便捷的方法。     

水电机组数字化及其工程应用

利用现代建模技术、计算机技术和网络技术,将水轮发电机组的技术资料、专家知识、专家经验、运行状态等转化为数字化信息,并且要求这些数字化信息不仅可以供人们采用仿真技术查阅,而且可以被智能化设备识别和使用,为专家系统提供信息化资源。在此基础上,集成状态分析和诊断功能构成的机组数字化及状态分析与诊断系统在葛洲坝电厂6台机组上得到应用,并建立了葛洲坝枢纽电站和变电站状态监测与诊断广域网络系统,实现了远程监测与诊断。     

水轮机调速器与电网负荷频率控制

在现代电力系统中，水轮机调速器已成为水轮机控制系统的控制核心。文中叙述了水轮机调速器与电网负荷频率控制之间的关系，分析了调速器在电网一次调频、二次调频中的作用、静态特性和动态特性;通过建模、仿真及现场试验，提出了机组并联于大电网工况下的调速器PID参数整定范围和应有的机组功率控制模式。     

串补输电系统中次同步谐振的模态阻尼推导

水轮机调节系统是一类典型的非最小相位系统,为抑制其右半复平面零点所造成的负调,提出一种二自由度内模控制（IMC） — 比例 — 积分 — 微分（PID）控制和模糊逻辑设定值加权的混合控制策略。基于内模控制设计的二自由度PID控制器不但能够减小负调,而且可以独立调节系统的目标跟随特性和干扰抑制特性,引入的模糊逻辑设定值加权系数可以在线修正控制器的比例增益,从结构上有效抑制负调的产生。仿真结果表明,该控制器对水轮机调节系统具有良好的控制效果。